JP4381363B2 - 内燃機関のクランク軸装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関のクランク軸装置に係わり、円滑にトルクを伝達できるようにした内燃機関のクランク軸装置に関するものである。
従来の一体型クランクシャフトをクランク軸支持アームとクランクピン支持アームを分割し、ボルト、溶接で連結したものがある。
特開平３−１１７７１５公報
一般的に、吸入、圧縮、爆発、および排気の４つの行程を繰り返して行う内燃機関は知られている。従来の内燃機関にあっては、燃焼爆発は上死点前で起こり、この時ピストン（８）を押し戻そうとする力（以下、この力を逆転力という）が必然的に起こすことになり、この逆転力が円滑なトルクの伝達を妨げ、内燃機関のノッキングやエンストを起こし易く負荷に弱いという問題がある。発明者はこうした問題を解決する為の方策をすでに提案した。（公開公報２００３−１３００３３参照）
一体型クランクシャフト（１）のフライホイル（２）が取り付く側のクランク軸（３）と隣接するクランクアーム（４）とを分離し、クランク軸（３）の先端を細径にし、オネジ（３ａ）が形成されクランクアーム（４）に形成されたメネジ（３ｂ）と結合したことを特徴とする。
クランク軸（３）とクランクアーム（４）のネジ止めに、固定ピン（６）をクランク軸（３）とクランクアーム（４）間に嵌め込み結合したことを特徴とする。
分離されたクランク軸（３）の先端を細径にし、キー溝が形成され、クランクアーム（４）に形成されたクランク軸（３）の先端を圧入する圧入孔とキー溝にキー（７）とクランク軸（３）とクランクアーム（４）間に固定ピン（６）を圧入して結合したことを特徴とする。
クランク軸（３）とクランクアーム（４）と分離可能なクランクシャフト（１）において、クランク軸（３）の材質を選択できる事を特徴とする。
本発明は、以上説明したように構成されているので、次に記載する効果を奏する。
クランク軸の先端を細径にして、ネジで結合する事により、逆転力が作用した瞬間、フライホイルにテコの働きが生じ、円滑なトルクの伝達が行われ、これによってノッキングやエンストなどの発生を抑制する事ができ、又燃料消費量や排出ガスを少なくする事ができる等の効果を得る事が出来る。
以下、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１において、符号１はクランクシャフトを示し、フライホイル（２）側のクランク軸（３）がクランクシャフト（１）から分離可能となっている。分離可能なクランク軸（３）は図２に示すように先端が細径になっており、細径部にオネジ（３ａ）が形成され、隣接するクランクアームに形成されたメネジ（３ｂ）とで図３のように結合する。
図４に慣性力と逆転力の関係を示す。従来の一体型クランクシャフト装置においては、フライホイル（２）が取り付く側のクランク軸（３）は図１に示すように大径の状態でクランクアーム（４）と一体成型されていた。この時、上死点以前の爆発時の逆転力は図４に示すようにクランク軸径に応じて大きさＭ１が決まる。本発明においては、先端に細径部を形成して結合するのでＭ１＞Ｍ２なる逆転力Ｍ２が作用する。従ってフライホイル（２）の慣性力Ｍ０に及ぼす影響は小となり、より円滑なトルクを伝達する事ができる。
先端部の径は小さいほど逆転力が慣性力に及ぼす影響は少なくなる。しかしながら、クランクシャフト（１）は往復運動を回転運動に変換する機構であり、一定の強度が必要となり、細径するにも限度がある。本発明では、図２に示すようにフライホイル（２）側のクランク軸を分離してクランクシャフト部より強度のある材質を使用する事により、強度を保持したままで径を減少でき、逆転力を減少できる。
図５は、直列多気筒のクランク軸装置にも適用できることを示しており、クランク軸（３）とクランクアーム（４）のネジ止めとクランク軸（３）とクランクアーム（４）間に固定ピン（６）を嵌め込み構成されている。
図６は、直列多気筒のクランク軸装置にも適用できることを示しており、分離されたクランク軸（３）の先端を細径にし、キー溝が形成され、クランクアーム（４）に形成されたクランク軸（３）の先端を圧入する圧入孔とキー溝にキー（７）とクランク軸（３）とクランクアーム（４）間に固定ピン（６）を圧入して構成されている。
尚、本発明は、単気筒、直列多気筒さらに図示はしないがＶ型、水平対向型エンジン等にも適用出来るものである。
一体型クランクシャフトの側面図 クランク軸とクランクアームが分離された側面図 クランク軸とクランクアームが結合された側面図（一部断面図） フライホイルに及ぼす慣性力と逆転力のモーメントの正面図 直列多気筒の側面図（一部断面図） 直列多気筒の側面図
符号の説明
１ クランクシャフト
２ フライホイル
３ クランク軸
３ａ オネジ
３ｂ メネジ
４ クランクアーム
５ クランクピン
６ 固定ピン
７ キー
８ ピストン

Claims (1)

  1. フライホイル（２）をクランクシャフト（１）に連結するクランク軸（３）において、該クランク軸（３）と隣接するクランクアーム（４）とを分離可能な構造となし、該クランク軸（３）の先端を細径にしてオネジ（３ａ）を形成し、該クランクアーム（４）に形成されたメネジ（３ｂ）と結合させ、更には該クランク軸（３）にクランクシャフト（１）より強度のある材質を使用することを特徴とする内燃機関におけるフライホイルをクランクシャフトに連結するクランク軸装置。
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